摘 要：針對投放式單基地聲吶與雙基地聲吶浮標(biāo)在應(yīng)召反潛任務(wù)中，對目標(biāo)潛艇潛在區(qū)域進行封鎖時所需聲吶數(shù)最少的布陣方案進行研究。在理想海況下，當(dāng)單基地聲吶探測區(qū)域與目標(biāo)區(qū)域的交點連線為探測區(qū)域的直徑時，所需聲吶數(shù)量最少。由此提出了一種雙基地最優(yōu)布陣方案，在等效半徑相同時，該方案與單基地聲吶最優(yōu)布陣所需聲吶數(shù)量差距僅在-1到1個之間。最后通過實驗?zāi)M驗證了布陣方案的有效性，計算了封鎖不同半徑區(qū)域所需的聲吶數(shù)量，對應(yīng)召反潛區(qū)域封鎖布陣與兵力裝備需求評估具有指導(dǎo)價值。

關(guān)鍵詞：區(qū)域封鎖；主動聲吶浮標(biāo)；多基地聲吶；陣型優(yōu)化

中圖分類號：E925 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1673-3819.2025.01.011

Project on deployment of active sonobuoys for anti-submarine area blockade

XU Wenchen， LUO Xuqiong， QIAO Shidong

（School of Mathematics and Statistics， Changsha University of Science amp; Technology， Changsha 410114，China）

Abstract：This paper mainly studies the deployment scheme of the single base sonar and bistatic sonobuoys with the least number of sonars when blocking the potential area of the target submarine. Under ideal sea conditions， the minimum amount of sonar is required when the intersection line between the detection area and the target area is the diameter of the detection area. Therefore， a bistatic optimal array scheme is proposed in this paper. In the same equivalent radius， the difference between the number of sonars required by this scheme and the optimal array of single-base sonar is only -1 to 1. Finally， this paper verifies the effectiveness of the deployment scheme through experimental simulation， and calculates the number of sonar required for each scheme， which has guiding value for the anti-submarine area blockade.

Key words：area blockade; active sonobuoys; multi-base sonar; formation optimization

在應(yīng)召搜索中，通過封鎖目標(biāo)潛在區(qū)域從而限制目標(biāo)的活動空間，是一種常用的反潛手段[1]。在封鎖區(qū)域時，通常采用投放式聲吶浮標(biāo)構(gòu)造反潛探測柵欄，從而保證在作戰(zhàn)地點長時間維持對目標(biāo)的檢測。目前的反潛聲吶浮標(biāo)可根據(jù)搭載性能分為單基地聲吶與多基地聲吶，多基地聲吶較單基地聲吶具有更強的戰(zhàn)術(shù)隱秘性與更低的造價成本，但由于系統(tǒng)復(fù)雜設(shè)計雙基地聲吶的布陣方案更為困難[2]。

在應(yīng)召反潛任務(wù)中能夠前往目標(biāo)區(qū)域的反潛力量往往是有限的，因此，計算封鎖目標(biāo)區(qū)域所需聲吶數(shù)量并采取最優(yōu)的聲吶布陣方案對反潛作戰(zhàn)有著重要意義[3-5]。盡管目前已有部分文獻就如何利用單、雙基地反潛聲吶或雷達(dá)構(gòu)造探測區(qū)域或柵欄覆蓋展開研究，但應(yīng)召反潛柵欄覆蓋聲吶布放方案通常將可布置點位固定在特定的點或線上，這限制了對聲吶浮標(biāo)最優(yōu)布置點的探索[6-11]。

本文通過幾何方法與最優(yōu)化方法，探討在二維情形下單基地聲吶與雙基地聲吶浮標(biāo)封鎖不同大小的目標(biāo)潛在區(qū)域的最優(yōu)布陣方法及其所需的最少聲吶個數(shù)。

1 應(yīng)召搜索任務(wù)建模

1．1 搜索區(qū)域模型

1．2 區(qū)域封鎖模型

2 二維聲吶浮標(biāo)探測建模

2．1 主動聲吶浮標(biāo)探測原理

2．2 單基地聲吶浮標(biāo)探測模型與最優(yōu)布陣方案

2．3 雙基地聲吶浮標(biāo)探測模型與最優(yōu)布陣方案

2．3．1 雙基地聲吶浮標(biāo)探測模型

2．3．2 雙基地聲吶浮標(biāo)封鎖陣布陣方案

3 實驗?zāi)M

為驗證本文布陣方案的有效性，本文使用Matlab編程對第2大節(jié)中的布陣方案和策略進行模擬并計算在理想海況下，封鎖不同半徑的目標(biāo)潛在區(qū)域F所需的聲吶數(shù)量n的變化情況。

為體現(xiàn)本文布陣方案的優(yōu)點，本文將使用三種不同布陣方案并進行對比：

（1）單基地最優(yōu)布陣：采用本文2．2節(jié)的布陣方案，方案中的單基地聲吶半徑均為r。

（2）雙基地外切布陣：雙基地聲吶等效探測半徑為r，令a=r，以雙基地的中線構(gòu)成一個多邊形包圍區(qū)域F。此方案所需的聲吶數(shù)量為

（3）雙基地最優(yōu)布陣：采用本文2.3節(jié)的布陣方法，方案中的雙基地聲吶等效探測半徑為r。

設(shè)目標(biāo)潛在區(qū)域F為半徑R的圓，單基地聲吶探測半徑和雙基地聲吶等效探測半徑r=1，分別模擬上述三種布陣方案在R=2，R=5時的封鎖布陣。圖8中紅線為目標(biāo)潛在區(qū)域邊界，藍(lán)線為布陣圓，黑線為探測區(qū)域邊界。

4 結(jié)束語

針對圓形應(yīng)召反潛區(qū)域的封鎖問題，本文提出的雙基地最優(yōu)布陣方案在大部分的情況下，比單基地最優(yōu)布陣能達(dá)到的最優(yōu)效果僅存在-1～1個聲吶的數(shù)量差距。考慮雙基地聲吶在成本以及戰(zhàn)術(shù)隱蔽性上的優(yōu)勢遠(yuǎn)超單基地聲吶，因此本文所提出的雙基地最優(yōu)布陣方案較單基地最優(yōu)布陣方案在整體上有更高的效費比與反偵測能力，較雙基地外切布陣在Rr較小時有明顯的數(shù)量優(yōu)勢。此外本文通過兩種最優(yōu)布陣方案推導(dǎo)出了封鎖不同半徑的目標(biāo)區(qū)域大致需要的聲吶數(shù)量，對反潛作戰(zhàn)具有一定參考價值。

本文的研究仍有不足之處：（1）本文根據(jù)優(yōu)化模型（14）提出了一種雙基地最優(yōu)方案，但并未證明該方案為全局最優(yōu)解;（2）本文的研究主要針對理想海況，但在現(xiàn)實反潛作戰(zhàn)中海況往往會隨時空而發(fā)生變化，目標(biāo)地點的歷史海況數(shù)據(jù)乃至實時海況數(shù)據(jù)對布陣方案都有巨大的影響[13-14]。因此，后續(xù)研究工作可對如何在動態(tài)海洋環(huán)境下進行靜態(tài)聲吶浮標(biāo)布放或進行多裝備協(xié)同反潛方向上開展研究。

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（責(zé)任編輯：李楠）